笔记

SSAO介绍

AO

环境光遮蔽，AmbientOcclusion。一种模拟光线到达物体的能力和粗略的全局方法。

SSAO

屏幕环境光遮蔽，Screen Space Ambient Occlusion， 一种实现环境光遮蔽遮蔽效果的渲染技术。通过获取像素的深度缓冲、法线缓冲来计算实现，来近似的表现物体在间接光下产生的阴影

历史

AO在Siggraph 2002年会由ILM展示
2007年，Crytek将SSAO应用于孤岛危机

原理

SSAO优化

1. 随机正交基

应用于求法向半球的正交基时，其第二步生成随机变量。

如果从天空盒的位置产生半球，采样到深度差很大的球体遮挡会产生ao，导致天空的像素上有阴影

改成：

4. AO累加平滑优化——AO权重

烘培AO

三维建模软件烘培

烘培AO到纹理

优点：

1. 单一物体可控性强(通过单一物体的材质球上的AO纹理贴图)，可以控制单一物体的AO的强弱；
2. 弥补场景烘焙的细节，整体场景的烘焙(包含AO信息)，并不能完全包含单一物体细节上的AO，而通过三维建模软件烘焙到纹理的方式，增加物体的AO细节。
3. 不影响其(Unity场景中)静态或者动态。

缺点：

1. 操作较其它方式繁琐，需要对模型进行UW处理，再进行烘焙到纹理。
2. 不利于整体场景的整合(如3DMax烘焙到纹理，只能选择单一物体，针对整体场景的处理工作量巨大)；
3. 增加AO纹理贴图，不利于资源优化(后期可通过其它纹理通道整合资源)；
4. 只有物体本身具有AO信息，获取物体之间的AO信息工作量巨大。

游戏引擎烘培AO

优点：

1. 操作简易，整体场景的烘焙，包含AO的选择。
2. 不受物体本身的UW影响，Unity通过Generate Lightmap UVs生成模型第二个纹理坐标数据。（TODO！！！不懂）
3. 可以生成物体与物体之间的AO信息。
   缺点：
4. 缺少单一物体的细节(可调整参数提高烘焙细节，但换之将增加烘焙纹理数量和尺寸，以及烘焙时间)；
5. 受物体是否静态影响，动态物体无法进行烘焙而获得AO信息。

SSAO优缺点

优点：

1. 不依赖场景的复杂度，其效果质量依赖于最终图片像素大小。
2. 实时计算，可用于动态场景。
3. 可控性强，灵活性强，操作简单。
   缺点：
4. 性能消耗较之上述2种方式更多，计算非常昂贵。
5. AO质量上要比离线渲染烘焙(上述2种)不佳(理论上)。

SSAO性能消耗

主要在两个方面

AO法向半球的随机采样

1. For结构代码
2. 采样数：64 x 长 x 宽次AO核心计算

作业

实现SSAO效果

3. 对于其中一个方向。再RayMarching过程中，得到一个最大的horizon angle（水平角）
   

4. 通过horizon angle 和 tangent angle，计算得出AO。（注意这里角度的范围，是实现的细节）
   

   对比HBAO、SSAO

   1. HBAO性能是有较大提升的，更适用于移动端。HBAO采样数大量减少，如果一个像素采样4个方向，4个RayMarching的话，也即16个采样点。而SSAO 要64个采样点，相当于4倍。其实可以理解为HBAO的通过角度的大小，节约了一部分的采样点。
   2. 效果上看，HBAO近处的细节相比于SSAO，是会差一截的。原因是步进（RayMarching）是基于屏幕的，越近，像素点之间的信息就越少。

   HBAO优化

   1. 基础阈值

   当sin(H)大于一个bias时，才有ao
   

   2. 非连续问题

   只有在半球区域内的遮挡才有效，与避免从天空盒采样到遮挡同理。
   

   
   添加衰减后的HBAO 加入了衰减后，可以发现阴影的扩散变小了，更紧凑了。

   其它AO

   GTAO，Bent Normal，AAO，TSSAO，VXAO，UE4的Distance Filed Ambient Occlusion

   参考资料

   https://www.bilibili.com/video/BV16q4y1U7S3=2
   https://developer.download.nvidia.cn/presentations/2008/SIGGRAPH/HBAO_SIG08b.pdf
   https://blog.csdn.net/puppet_master/article/details/82929708

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